CN109177226B - 一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具及其成型方法，实现了复合材料箱体无内衬制造，且成型模具可多次重复使用，属于结构复合材料制造技术领域。本发明的一种适于近似封闭的无内衬复合材料箱体结构的成型模具设计方法，采用空间框架设计方法，解决了模具外表面刚度控制难题，并设计了成型模具气密系统，解决了复合材料箱体成型的气密性要求；该模具可拆装组合，多次重复使用，降低了构件模具的制造成本。

Description

一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具及其成型方法

技术领域

本发明涉及一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具及其成型方法，属于结构复合材料制造技术领域。

背景技术

近似封闭结构复合材料箱体的结构示意图如图1所示，该结构包括前底、筒身和后底，前底顶端带有开口称之为前口，后底底端带有开口称之为底口，在该近似封闭结构复合材料箱体成型后仅剩余前口和底口两个开口，其余部位仅靠复合材料本体形成气密特性，构成一种近似封闭的的无内衬复合材料贮箱结构。该结构的典型代表为复合材料低温贮箱和固体火箭发动机壳体。

现有技术中的该类构件的成型模具外表面质量较差，结构气密性要求智能采用金属内衬、塑料内衬或橡胶内衬等保障，且无法实现多次重复使用的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具及其成型方法，近似封闭结构复合材料箱体包括前底、筒身和后底，前底顶端带有开口称之为前口，后底底端带有开口称之为底口，在该近似封闭结构复合材料箱体成型后仅剩余前口和底口两个开口，其余部位仅靠复合材料本体形成气密特性，构成一种近似封闭的的无内衬复合材料贮箱结构。

本发明的技术解决方案是：

一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具，该近似封闭结构复合材料箱体包括前底、筒身和后底，前底的顶端中心带有开口，称之为前口，后底的底端中心带有开口，称之为底口；前口和后口的内径一般不同，前口尺寸较大，前口内径一般不小于500mm；

该成型模具包括芯轴、两个法兰连接机构、前底分瓣模块组件、筒身分瓣模块组件、后底分瓣模块组件、内部框架和气密系统；所述的气密系统包括密封条和真空袋；

所述的芯轴的外径与底口的内径相匹配，芯轴能够穿过前口和底口；

所述的前底分瓣模块组件通过其中一个法兰连接机构与芯轴固定连接，后底分瓣模块组件通过另一个法兰连接机构与芯轴固定连接；

所述的法兰连接机构包括法兰和分瓣法兰盘，分瓣法兰盘为块以上的分瓣模块组成的圆盘且圆盘的中心带有通孔，分瓣法兰盘中相邻的分瓣模块间的间隙小于0.5mm，分瓣法兰盘通过螺钉固定连接在法兰上，法兰位于分瓣法兰盘的中心通孔内；

所述的前底分瓣模块组件用于前底的成型支撑，前底分瓣模块组件包括六个以上的前底分瓣模块、六个以上的前底纵向连接桁和六个以上的前底横向连接桁，相邻的前底分瓣模模块内表面由前底纵向连接桁采用沉头螺栓连接方式依次连接组装，构成整体前底分瓣模块组件，相邻的前底分瓣模块之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋覆盖前底纵向连接桁的内表面，真空袋的边缘通过密封条与前底分瓣模块内表面连接；

所述的筒身分瓣模块组件用于筒身的成型支撑，筒身分瓣模块组件包括六个以上的筒身分瓣模块和六个以上的筒身纵向连接桁，相邻的筒身分瓣模模块内表面由筒身纵向连接桁采用沉头螺栓连接方式依次连接组装，构成整体筒身分瓣模块组件，相邻的筒身分瓣模块之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋覆盖筒身纵向连接桁的内表面，真空袋的边缘通过密封条与筒身纵向连接桁内表面连接；

所述的后底分瓣模块组件用于后底的成型支撑，后底分瓣模块组件包括六个以上的后底分瓣模块、六个以上的后底纵向连接桁和六个以上的后底横向连接桁，相邻的后底分瓣模模块内表面由后底纵向连接桁采用沉头螺栓连接方式依次连接组装，构成整体前底分瓣模块组件，相邻的后底分瓣模块之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋覆盖后底纵向连接桁的内表面，真空袋的边缘通过密封条与后底纵向连接桁内表面连接；

所述的内部框架用于对前底分瓣模块组件的内部、筒身分瓣模块组件的内部、后底分瓣模块组件的内部进行刚性支撑；

所述的前底分瓣模块组件中的前底分瓣模模块与筒身分瓣模块组件中的筒身分瓣模块由前底横向连接桁采用沉头螺栓方式依次连接成整体，即将前底分瓣模块组件与筒身分瓣模块组件固定连接起来；前底分瓣模块组件中的前底分瓣模模块与筒身分瓣模块组件中的筒身分瓣模块采用前底横向连接桁连接时，前底分瓣模模块与筒身分瓣模块是相邻位置关系；相邻的前底分瓣模模块与筒身分瓣模块之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋覆盖前底横向连接桁的内表面，真空袋的边缘通过密封条与前底分瓣模模块内表面、筒身分瓣模块内表面连接；

所述的后底分瓣模块组件中的后底分瓣模模块与筒身分瓣模块组件中的筒身分瓣模块由后底横向连接桁采用沉头螺栓方式依次连接成整体，即将后底分瓣模块组件与筒身分瓣模块组件固定连接起来；后底分瓣模块组件中的后底分瓣模模块与筒身分瓣模块组件中的筒身分瓣模块采用后底横向连接桁连接时，后底分瓣模模块与筒身分瓣模块是相邻位置关系；相邻的后底分瓣模模块与筒身分瓣模块之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋覆盖后底横向连接桁的内表面，真空袋的边缘通过密封条与后底分瓣模模块内表面、筒身分瓣模块内表面连接；

所述的前底分瓣模块组件、所述的后底分瓣模块组件和所述的筒身分瓣模块组件连接成整体后，要求相邻的前底分瓣模模块、筒段分瓣模模块和后底分瓣模模块各模块之间的间隙小于0.2mm；

所述的内部框架包括刚性支撑框、可伸缩支撑杆和可伸缩连接杆和连接件，内部框架用于提供前底分瓣模块组件、筒身分瓣模块组件、后底分瓣模块组件的刚性外形的支撑基础，其中刚性支撑框包括三对以上的刚性半圆环和纵向连接杆，每对刚性半圆环组成一个圆环；

每对刚性半圆环组成一个圆环，圆环之间通过纵向连接杆固定连接，可伸缩支撑杆的一端固定连接在刚性半圆环上，可伸缩支撑杆的另一端固定连接在连接件的一端；连接件的另一端固定连接在前底分瓣模块组件、后底分瓣模块组件或筒身分瓣模块组件的内壁上；相邻的连接件之间通过可伸缩连接杆进行加固连接；

可伸缩支撑杆一端连接在刚性支撑框上，另一端连接在连接件上；可伸缩连接杆将周向相邻的可伸缩支撑杆连接在一起；连接件安装于前底分瓣模模块、筒段分瓣模模块和后底分瓣模模块内部上，筒段分瓣模模块上一般安装个以上连接件，前底分瓣模模块、筒段分瓣模模块上一般安装个以上连接件；

可伸缩支撑杆和可伸缩连接杆伸缩长度在10mm以上，承载能力不低于200kg；

前底分瓣模模块、筒段分瓣模模块和后底分瓣模模块、前底和后底在制作时满足气密性要求；

连接桁气密区域采用密封条和真空袋分段包覆的方式进行气密控制，前底纵向连接桁、筒身纵向连接桁、后底纵向连接桁、前底横向连接桁和后底横向连接桁周边采用真空袋在所述的前底分瓣模块组件、所述的后底分瓣模块组件和所述的筒身分瓣模块组件内部进行局部气密包覆，使模具内外形成气密区。

一种近似封闭结构复合材料箱体的成型方法，该方法的步骤包括：

(1)安装成形模具，具体方法为：在内部框架外面将前底分瓣模块组件与筒身分瓣模块组件进行连接，将筒身分瓣模块组件与后底分瓣模块组件进行连接，并通过气密系统进行密封，之后连接两个法兰连接机构，最后将芯轴安装好，得到成型模具；

(2)将预先成型的前底套在芯轴的一端，并将前底与其中一个法兰连接机构固定连接，将预先成型的后底套在芯轴的另一端，并将后底与另一个法兰连接机构固定连接；

(3)将步骤(2)得到的产品安装到缠绕或铺放设备主轴上，采用缠绕或自动铺放技术进行铺层成型，成型完成后，用真空袋包覆，并在真空袋压或热压罐中固化成型；

(4)固化完成后，拆除模具，具体方法为：

第一步，去除外层包覆的真空袋；

第二步，松开两个法兰连接机构与芯轴的连接，取出芯轴；

第三步，拆除两个法兰连接机构；

第四步，接着人工进入成型模具内部，去除气密系统，依次拆除前底纵向连接桁、筒身纵向连接桁、后底纵向连接桁、前底横向连接桁和后底横向连接桁；

第五步，开始拆除内部框架，取出前底分瓣模模块、筒身分瓣模块和后底分瓣模模块，具体方法为：将可伸缩支撑杆和可伸缩连接杆放松，并与连接件分离，然后依次拆除刚性支撑框、可伸缩支撑杆和可伸缩连接杆、前底分瓣模模块、筒身分瓣模块和后底分瓣模模块，至此模具拆除完毕，清理箱体表面。

有益效果

(1)本发明的一种适于近似封闭的无内衬复合材料箱体结构的成型模具设计方法，采用空间框架设计方法，解决了模具外表面刚度控制难题，并设计了成型模具气密系统，解决了复合材料箱体成型的气密性要求；该模具可拆装组合，多次重复使用，降低了构件模具的制造成本。

(2)本发明设计了500mm内径以上的前口，可保障人员进入模具内部，便于模具的拆装、组合操作；

(3)提出了分瓣法兰盘相邻的分瓣模块间的间隙要求，保证法兰机构的整体安装精度。

(4)箱体结构成型模具气密系统构成简单，材料成本低，可靠性高。

(5)根据本发明复合材料箱体成型要求，其直径一般在2米以上，最大可达9米直径，对于如此大直径的结构，且重量主要集中在模具外圆上，若重量太大，则对成型设备要求太高，使构件的制造成本更高。同时，在模具组装及拆解过程中，主要以人工操作为主，按人工操作要求单人搬运重量一般不超过30kg，即使采用吊装辅助，亦不应超出100kg，否则在拆除时起吊分瓣组件难以控制磕碰，甚至伤及产品。故该模具重量必然控制在一定范围，因此较大直径的箱体优先采用轻质的复合材料模具，即保障模具分瓣组件刚性，又便于拆装，在较小直径的箱体可适当考虑轻质高强的金属模具。

(6)复合材料箱体模具分瓣模块在自身重力作用下，会存在一定微变形，变形尺寸在3-5mm之间。另外，在固化过程中，模具受自重影响变形，会将此变形量传递至复合材料箱体，对其质量以及后续外筒胶结装配存在明显影响。据此，在箱体模具内部设计了内部框架，通过螺纹伸缩调节支撑杆件长度，使模具外表面和内部框架形成刚性支撑，采用杆件预加载的方式，抵消自身重力和外部压力对模具表面变形的影响，解决了模具外表面高尺寸精度要求。

附图说明

图1为本发明的复合材料箱体的结构示意图；

图2为本发明的成型模具的结构示意图；

图3为本发明的成型模具的内部结构示意图；

图4为本发明的成型模具中内部框架的结构示意图；

图5为本发明的成型模具中法兰连接机构的结构示意图；

图6为本发明的气密系统的密封示意图。

具体实施方式

一种适于近似封闭的无内衬复合材料结构件的成型模具，该模具由芯轴1、法兰连接机构2、前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4、后底分瓣模块组件5、内部框架6和气密系统组成；其中，前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4、后底分瓣模块组件5通过内部连接桁将各分瓣模块连接成整体，形成复合材料结构件内形面依托结构；前底分瓣模块组件3和后底分瓣模块组件5分别与法兰连接机构2采用沉头螺栓连接，筒身分瓣模块组件4的中间区域、前底分瓣模块组件3和后底分瓣模块组件5中部分别由内部框架6连接整体刚度支撑框架；两端法兰连接机构2连接固定在芯轴1上。内部气密系统由前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51、箱体前底8和箱体后底9以及连接桁气密区域等共同组成。

所述前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51分别由前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51采用连接桁(前底纵向连接桁32、筒身纵向连接桁42和后底纵向连接桁52)连接而成。所述的前底分瓣模块组件3和所述的筒身分瓣模块组件4通过相邻的前底分瓣模模块31和筒段分瓣模模块41采用前底横向连接桁33将两者沉头螺栓方式连接成整体。

所述的后底分瓣模块组件5和所述的筒身分瓣模块组件4通过相邻的后底分瓣模模块51和筒段分瓣模模块41采用后底横向连接桁53将两者沉头螺栓方式连接成整体，如此构成形面分瓣模组合体结构。相邻的分瓣模模块间隙小于0.2mm。

所述内部框架6由刚性支撑框61、可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63以及连接件64组成。其中刚性支撑框61由刚性半圆弧65和纵向连接杆66组成；可伸缩支撑杆62一端连接在刚性支撑框61上，另一端连接在连接件64上；可伸缩连接杆63将周向相邻的可伸缩支撑杆62连接在一起；连接件64安装于前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51内部上，筒段分瓣模模块41上一般安装2个以上连接件64，前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41上一般安装1个以上连接件64。可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63伸缩长度在10mm以上，承载能力不低于200kg。

所述法兰连接机构2由法兰21和分瓣法兰盘22组成。分瓣法兰盘22一般有6块以上组成，分瓣法兰盘22相邻分瓣模块间间隙小于0.5mm。

所述气密系统由前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51、箱体前底8和箱体后底9以及连接桁气密区域(前底纵向连接桁32、筒身纵向连接桁42、后底纵向连接桁52、前底横向连接桁33和后底横向连接桁53)等共同组成。前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51、箱体前底8和箱体后底9在制作时，要保障构件的气密性；连接桁气密区域采用真空袋分段包覆的方式进行气密控制，前底纵向连接桁32、筒身纵向连接桁42、后底纵向连接桁52、前底横向连接桁33和后底横向连接桁53周边采用真空袋在所述的前底分瓣模块组件3、所述的后底分瓣模块组件5和所述的筒身分瓣模块组件4内部进行局部气密包覆，使模具内外形成气密区。构件固化时，外部真空袋包覆时包覆在箱体前底8和箱体后底9外侧裸露区域。如此，形成整体气密系统。

以某2米直径箱体为例，其箱体筒身直径为2米，长度为1.5米，前底和后底为半球形，半径为1米，前口为600mm，后口为300mm。芯轴直径250mm，长度5m；法兰连接机构2内环直径250mm，最大外径800mm；外径前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4、后底分瓣模块组件5采用复合材料层合结构，厚度为10mm；内部框架6上刚性支撑框61外径600mm，长度2米；可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63外径为40mm，其伸缩长度在15mm。

在模具安装完成后，将模具安装在设备主轴上，采用自动铺放技术进行铺层成型，成型完成后，用真空袋包覆，外部真空袋包覆时包覆在箱体前底8和箱体后底9外侧裸露区域。如此，形成整体气密系统。在真空袋压条件下固化。

固化完成后，进行模具拆除工作。

首先去除外层包覆的真空袋等材料，然后进行模具拆除工作。首先松开法兰连接机构2与芯轴1的连接，取出芯轴1；然后拆除法兰连接机构2；接着人工进入模具内部，去除气密系统密封袋等，逐步拆除分瓣模间前底纵向连接桁32、筒身纵向连接桁42、后底纵向连接桁52、前底横向连接桁33和后底横向连接桁53，然后由一端开始拆除内部框架6、前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4和后底分瓣模块组件5，将可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63放松，并与连接件64分离，然后依次拆除刚性支撑框61、可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4和后底分瓣模块组件5。至此模具拆除完毕，清理构件表面。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，以某2米直径箱体为例，其箱体筒身直径为2米，长度为1.5米，前底和后底为半球形，半径为1米，前口为600mm，后口为300mm。芯轴直径250mm，长度5m；法兰连接机构2内环直径250mm，最大外径800mm；外径前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4、后底分瓣模块组件5采用复合材料层合结构，厚度为10mm；内部框架6上刚性支撑框61外径600mm，长度2米；可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63外径为40mm，其伸缩长度在15mm。

如图2和图6所示，一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具，该成型模具包括芯轴1、两个法兰连接机构2、前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4、后底分瓣模块组件5、内部框架6和气密系统；所述的气密系统包括密封条71和真空袋72；

所述的芯轴1的外径与后口91的内径相匹配，芯轴1能够穿过前口81和后口91；

所述的前底分瓣模块组件3通过其中一个法兰连接机构2与芯轴1固定连接，后底分瓣模块组件5通过另一个法兰连接机构2与芯轴1固定连接；

如图5所示，所述的法兰连接机构2包括法兰21和分瓣法兰盘22，分瓣法兰盘22为6块以上的分瓣模块组成的圆盘且圆盘的中心带有通孔，分瓣法兰盘22中相邻的分瓣模块间的间隙小于0.5mm，分瓣法兰盘22通过螺钉固定连接在法兰21上，法兰21位于分瓣法兰盘22的中心通孔内；

所述的前底分瓣模块组件3用于前底8的成型支撑，前底分瓣模块组件3包括六个以上的前底分瓣模模块31、六个以上的前底纵向连接桁32和六个以上的前底横向连接桁33，相邻的前底分瓣模模块31内表面由前底纵向连接桁32采用沉头螺栓连接方式依次连接组装，构成整体前底分瓣模块组件3，相邻的前底分瓣模模块31之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋72覆盖前底纵向连接桁32的内表面，真空袋72的边缘通过密封条71与前底分瓣模模块31内表面连接；

所述的筒身分瓣模块组件4用于筒身10的成型支撑，筒身分瓣模块组件4包括六个以上的筒身分瓣模模块41和六个以上的筒身纵向连接桁42，相邻的筒身分瓣模模块41内表面由筒身纵向连接桁42采用沉头螺栓连接方式依次连接组装，构成整体筒身分瓣模块组件4，相邻的筒身分瓣模模块41之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋72覆盖筒身纵向连接桁42的内表面，真空袋72的边缘通过密封条71与筒身纵向连接桁42内表面连接；

所述的后底分瓣模块组件5用于后底9的成型支撑，后底分瓣模块组件5包括六个以上的后底分瓣模模块51、六个以上的后底纵向连接桁52和六个以上的后底横向连接桁53，相邻的后底分瓣模模块51内表面由后底纵向连接桁52采用沉头螺栓连接方式依次连接组装，构成整体前底分瓣模块组件5，相邻的后底分瓣模模块51之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋72覆盖后底纵向连接桁52的内表面，真空袋72的边缘通过密封条71与后底纵向连接桁52内表面连接；

所述的内部框架6用于对前底分瓣模块组件3的内部、筒身分瓣模块组件4的内部、后底分瓣模块组件5的内部进行刚性支撑；

所述的前底分瓣模块组件3中的前底分瓣模模块31与筒身分瓣模块组件4中的筒身分瓣模模块41由前底横向连接桁33采用沉头螺栓方式依次连接成整体，即将前底分瓣模块组件3与筒身分瓣模块组件4固定连接起来；前底分瓣模块组件3中的前底分瓣模模块31与筒身分瓣模块组件4中的筒身分瓣模模块41采用前底横向连接桁33连接时，前底分瓣模模块31与筒身分瓣模模块41是相邻位置关系；相邻的前底分瓣模模块31与筒身分瓣模模块41之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋72覆盖前底横向连接桁33的内表面，真空袋72的边缘通过密封条71与前底分瓣模模块31内表面、筒身分瓣模模块41内表面连接；

所述的后底分瓣模块组件5中的后底分瓣模模块51与筒身分瓣模块组件4中的筒身分瓣模模块41由后底横向连接桁53采用沉头螺栓方式依次连接成整体，即将后底分瓣模块组件5与筒身分瓣模块组件4固定连接起来；后底分瓣模块组件5中的后底分瓣模模块51与筒身分瓣模块组件4中的筒身分瓣模模块41采用后底横向连接桁53连接时，后底分瓣模模块51与筒身分瓣模模块41是相邻位置关系；相邻的后底分瓣模模块51与筒身分瓣模模块41之间通过气密系统进行密封；在进行密封时，真空袋72覆盖后底横向连接桁53的内表面，真空袋72的边缘通过密封条71与后底分瓣模模块51内表面、筒身分瓣模模块41内表面连接；

所述的前底分瓣模块组件3、所述的后底分瓣模块组件5和所述的筒身分瓣模块组件4连接成整体后，要求相邻的前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51各模块之间的间隙小于0.2mm；

如图3和图4所示，所述的内部框架6包括刚性支撑框61、可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63和连接件64，内部框架6用于提供前底分瓣模块组件3、筒身分瓣模块组件4、后底分瓣模块组件5的刚性外形的支撑基础，其中刚性支撑框61包括三对以上的刚性半圆环65和纵向连接杆66，每对刚性半圆环65组成一个圆环；

每对刚性半圆环65组成一个圆环，圆环之间通过纵向连接杆66固定连接，可伸缩支撑杆62的一端固定连接在刚性半圆环65上，可伸缩支撑杆62的另一端固定连接在连接件64的一端；连接件64的另一端固定连接在前底分瓣模块组件3、后底分瓣模块组件5或筒身分瓣模块组件4的内壁上；相邻的连接件64之间通过可伸缩连接杆63进行加固连接；

可伸缩支撑杆62一端连接在刚性支撑框61上，另一端连接在连接件64上；可伸缩连接杆63将周向相邻的可伸缩支撑杆62连接在一起；连接件64安装于前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51内部上，筒段分瓣模模块41上一般安装2个以上连接件64，前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41上一般安装1个以上连接件64；

可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63伸缩长度在10mm以上，承载能力不低于200kg；

前底分瓣模模块31、筒段分瓣模模块41和后底分瓣模模块51、前底8和后底9在制作时满足气密性要求；

连接桁气密区域采用密封条71和真空袋72分段包覆的方式进行气密控制，前底纵向连接桁32、筒身纵向连接桁42、后底纵向连接桁52、前底横向连接桁33和后底横向连接桁53周边采用真空袋72在所述的前底分瓣模块组件3、所述的后底分瓣模块组件5和所述的筒身分瓣模块组件4内部进行局部气密包覆，使模具内外形成气密区。

一种近似封闭结构复合材料箱体的成型方法，该方法的步骤包括：

(1)安装成形模具，具体方法为：在内部框架6外面将前底分瓣模块组件3与筒身分瓣模块组件4进行连接，将筒身分瓣模块组件4与后底分瓣模块组件5进行连接，并通过气密系统进行密封，之后连接两个法兰连接机构2，最后将芯轴1安装好，得到成型模具；

(2)将预先成型的前底8套在芯轴1的一端，并将前底8与其中一个法兰连接机构2固定连接，将预先成型的后底9套在芯轴1的另一端，并将后底9与另一个法兰连接机构2固定连接；

(3)将步骤(2)得到的产品安装到缠绕或铺放设备主轴上，采用缠绕或自动铺放技术进行铺层成型，成型完成后，用真空袋包覆，并在真空袋压或热压罐中固化成型；

(4)固化完成后，拆除模具，具体方法为：

第一步，去除外层包覆的真空袋；

第二步，松开两个法兰连接机构2与芯轴1的连接，取出芯轴1；

第三步，拆除两个法兰连接机构2；

第四步，接着人工进入成型模具内部，去除气密系统，依次拆除前底纵向连接桁32、筒身纵向连接桁42、后底纵向连接桁52、前底横向连接桁33和后底横向连接桁53；

第五步，开始拆除内部框架6，取出前底分瓣模模块31、筒身分瓣模模块41和后底分瓣模模块51，具体方法为：将可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63放松，并与连接件64分离，然后依次拆除刚性支撑框61、可伸缩支撑杆62和可伸缩连接杆63、前底分瓣模模块31、筒身分瓣模模块41和后底分瓣模模块51，至此模具拆除完毕，清理箱体表面。

Claims (6)

1.一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具，其特征在于：该成型模具包括芯轴（1）、两个法兰连接机构（2）、前底分瓣模块组件（3）、筒身分瓣模块组件（4）、后底分瓣模块组件（5）、内部框架（6）和气密系统；

所述的前底分瓣模块组件（3）通过其中一个法兰连接机构（2）与芯轴（1）固定连接，后底分瓣模块组件（5）通过另一个法兰连接机构（2）与芯轴（1）固定连接；

所述的前底分瓣模块组件（3）用于前底（8）的成型支撑，前底分瓣模块组件（3）包括六个以上的前底分瓣模模块（31）、六个以上的前底纵向连接桁（32）和六个以上的前底横向连接桁（33），相邻的前底分瓣模模块（31）内表面通过前底纵向连接桁（32）连接，相邻的前底分瓣模模块（31）之间通过气密系统进行密封；

所述的筒身分瓣模块组件（4）用于筒身（10）的成型支撑，筒身分瓣模块组件（4）包括六个以上的筒身分瓣模模块（41）和六个以上的筒身纵向连接桁（42），相邻的筒身分瓣模模块（41）内表面通过筒身纵向连接桁（42）连接，相邻的筒身分瓣模模块（41）之间通过气密系统进行密封；

所述的后底分瓣模块组件（5）用于后底（9）的成型支撑，后底分瓣模块组件（5）包括六个以上的后底分瓣模模块（51）、六个以上的后底纵向连接桁（52）和六个以上的后底横向连接桁（53），相邻的后底分瓣模模块（51）内表面通过后底纵向连接桁（52）连接，相邻的后底分瓣模模块（51）之间通过气密系统进行密封；

所述的内部框架（6）用于对前底分瓣模块组件（3）的内部、筒身分瓣模块组件（4）的内部、后底分瓣模块组件（5）的内部进行刚性支撑；

所述的前底分瓣模块组件（3）中的前底分瓣模模块（31）与筒身分瓣模块组件（4）中的筒身分瓣模模块（41）通过前底横向连接桁（33）连接，相邻的前底分瓣模模块（31）与筒身分瓣模模块（41）之间通过气密系统进行密封；

所述的后底分瓣模块组件（5）中的后底分瓣模模块（51）与筒身分瓣模块组件（4）中的筒身分瓣模模块（41）通过后底横向连接桁（53）连接，相邻的后底分瓣模模块（51）与筒身分瓣模模块（41）之间通过气密系统进行密封；

所述的近似封闭结构复合材料箱体包括前底（8）、筒身（10）和后底（9），前底（8）的顶端中心带有开口，称之为前口（81），后底（9）的底端中心带有开口，称之为后口（91），前口（81）和后口（91）的内径不同，前口（81）尺寸较大，前口（81）内径不小于500mm，所述的芯轴（1）能够穿过前口（81）和后口（91）；

所述的内部框架（6）包括刚性支撑框（61）、可伸缩支撑杆（62）和可伸缩连接杆（63）和连接件（64），其中刚性支撑框（61）包括三对以上的刚性半圆环（65）和纵向连接杆（66），每对刚性半圆环（65）组成一个圆环；

每对刚性半圆环（65）组成一个圆环，圆环之间通过纵向连接杆（66）固定连接，可伸缩支撑杆（62）的一端固定连接在刚性半圆环（65）上，可伸缩支撑杆（62）的另一端固定连接在连接件（64）的一端；连接件（64）的另一端固定连接在前底分瓣模块组件（3）、后底分瓣模块组件（5）或筒身分瓣模块组件（4）的内壁上；相邻的连接件（64）之间通过可伸缩连接杆（63）进行加固连接。

2.根据权利要求1所述的一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具，其特征在于：所述的法兰连接机构（2）包括法兰（21）和分瓣法兰盘（22），分瓣法兰盘（22）固定连接在法兰（21）上；分瓣法兰盘（22）中相邻的分瓣模块间的间隙小于0.5mm；所述的前底分瓣模块组件（3）、所述的后底分瓣模块组件（5）和所述的筒身分瓣模块组件（4）连接成整体后，要求相邻的前底分瓣模模块（31）、筒段分瓣模模块（41）和后底分瓣模模块（51）各模块之间的间隙小于0.2mm；

所述的气密系统包括密封条（71）和真空袋（72）；

相邻的前底分瓣模模块（31）之间通过气密系统进行密封时，真空袋（72）覆盖前底纵向连接桁（32）的内表面，真空袋（72）的边缘通过密封条（71）与前底分瓣模模块（31）内表面连接；

相邻的筒身分瓣模模块（41）之间通过气密系统进行密封时，真空袋（72）覆盖筒身纵向连接桁（42）的内表面，真空袋（72）的边缘通过密封条（71）与筒身纵向连接桁（42）内表面连接；

相邻的后底分瓣模模块（51）之间通过气密系统进行密封时，真空袋（72）覆盖后底纵向连接桁（52）的内表面，真空袋（72）的边缘通过密封条（71）与后底纵向连接桁（52）内表面连接；

筒身分瓣模模块（41）上安装两个以上连接件（64），前底分瓣模模块（31）、筒段分瓣模模块（41）上安装一个以上连接件（64）；

可伸缩支撑杆（62）和可伸缩连接杆（63）伸缩长度在10mm以上，承载能力不低于200kg；

前底分瓣模模块（31）、筒段分瓣模模块（41）和后底分瓣模模块（51）、前底（8）和后底（9）在制作时满足气密性要求。

3.根据权利要求1所述的一种近似封闭结构复合材料箱体的成型模具，其特征在于：前底分瓣模模块（31）、筒身分瓣模模块（41）和后底分瓣模模块（51）模块质量不超过30kg，且其材质为复合材料。

4.一种使用权利要求1所述的近似封闭结构复合材料箱体的成型模具进行近似封闭结构复合材料箱体的成型方法，其特征在于该方法的步骤包括：

（1）安装成型模具；

（2）将预先成型的前底（8）套在步骤（1）中得到的成型模具中芯轴（1）的一端，并将前底（8）与其中一个法兰连接机构（2）固定连接，将预先成型的后底（9）套在步骤（1）中得到的成型模具中芯轴（1）的另一端，并将后底（9）与另一个法兰连接机构（2）固定连接；

（3）将步骤（2）得到的产品安装到缠绕或铺放设备主轴上，并进行铺层成型，成型完成后，用真空袋包覆后进行固化成型；

（4）固化完成后，拆除模具，得到近似封闭结构复合材料箱体。

5.根据权利要求4所述的一种近似封闭结构复合材料箱体的成型方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，安装成型模具的具体方法为：在内部框架（6）外面将前底分瓣模块组件（3）与筒身分瓣模块组件（4）进行连接，将筒身分瓣模块组件（4）与后底分瓣模块组件（5）进行连接，并通过气密系统进行密封，之后连接两个法兰连接机构（2），最后将芯轴（1）安装好，得到成型模具。

6.根据权利要求4所述的一种近似封闭结构复合材料箱体的成型方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，拆除模具具体方法为：

第一步，去除外层包覆的真空袋；

第二步，松开两个法兰连接机构（2）与芯轴（1）的连接，取出芯轴（1）；

第三步，拆除两个法兰连接机构（2）；

第四步，接着人工进入成型模具内部，去除气密系统，依次拆除前底纵向连接桁（32）、筒身纵向连接桁（42）、后底纵向连接桁（52）、前底横向连接桁（33）和后底横向连接桁（53）；

第五步，开始拆除内部框架（6），取出前底分瓣模模块（31）、筒身分瓣模模块（41）和后底分瓣模模块（51），具体方法为：将可伸缩支撑杆（62）和可伸缩连接杆（63）放松，并与连接件（64）分离，然后依次拆除刚性支撑框（61）、可伸缩支撑杆（62）和可伸缩连接杆（63）、前底分瓣模模块（31）、筒身分瓣模模块（41）和后底分瓣模模块（51），至此模具拆除完毕，清理箱体表面，得到近似封闭结构复合材料箱体。

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